低冰粘附強度表面設計與制備研究進展

江華陽，吳 楠?，呂家杰，劉 鈞?，尹昌平，高世濤

1) 國防科技大學空天科學學院材料科學與工程系,長沙 410073 2) 96901 部隊31 分隊,北京 100094

冰在裸露表面上的粘附和積聚對人類的生產和生活造成嚴重危害.在電力和通信領域，設備與線纜上的積冰如不能及時除去，將導致相關設施發生倒塌[1?2].2008 年南方雪災，電力設施遭受嚴重破壞，直接經濟損失上千億元.在航空領域，結冰天氣嚴重威脅飛機的飛行安全.1975—2018 年期間，由結冰引起的災難性飛行事故占總事故數量的14.3%[3].船舶結冰嚴重時可能導致船舶傾覆.韓國海軍艦隊在俄羅斯海參崴地區遭遇氣溫突降，艦體出現大面積結冰，險些傾覆[4].由于極地具有復雜的海氣交換等特點，極地開發面臨更為嚴重的結冰災害，因而迫切需要新的高效低能耗的除冰手段[5].

現有的主動除冰方式可分為物理法（機械除冰或電加熱除冰）和化學法（噴灑鹽水或乙二醇等抗結冰劑），這些方式具有較高的人力、能源和環境成本.此外，主動除冰在許多場景下難以實現.如無人機受限于電池容量和機體復雜性，不能采用電加熱除冰等方式，因此需要一種無需能耗且自發除冰的除冰方式[6?7].被動除冰主要指在裸露的基底上構筑疏冰表面，減少冰的粘附量和降低積冰的粘附強度.相對于主動除冰，被動方式具有低能耗、低成本和環境友好等優勢，開發低冰粘附強度表面具有重要意義[8].

疏冰表面包含防冰與除冰兩部分.防冰的目的為抑制表面霜凍和積冰形成，除冰的目的則是降低冰在表面上的粘附強度[9].構筑超疏水表面(Superhydrophobic surfaces,SHSs)具有一定防冰效果，但在實際應用中難以達到理想效果[10?12].更加現實的方式是允許一定程度的結冰，但在重力作用或輕微的機械振動下易被去除[13].研究者通常將冰粘附強度小于60 kPa 的表面稱為低冰粘附強度表面，最終目標是超低冰粘附強度表面，即粘附強度小于10 kPa 的表面[14].

本文將不同除冰策略的低冰粘附強度表面做了分類，分析不同表面的設計方法、機理、性能以及優缺點，并介紹了低冰粘附強度表面性能的測試方法及標準.

1 低冰粘附強度表面類型

根據不同的除冰策略將低冰粘附強度表面劃分為低表面能表面、潤滑表面、界面滑動表面和裂紋源表面等，詳細分類如圖1 所示.

圖1 低冰粘附強度表面分類Fig.1 Classification of the low ice adhesion surfaces

1.1 低表面能表面

早期研究表明，冰在材料表面的粘附強度大小與化學鍵、范德華力和氫鍵等因素密切相關[15?16].Petrenk 和Peng[17]通過實驗證明冰粘附強度隨著表面氫鍵數量的增加而增加.此外，粗糙表面常使得冰與表面的有效接觸面積較大并可能產生機械互鎖作用，導致冰粘附強度增大[18].利用氟化物等低表面能物質對表面進行修飾即可降低表面能，得到低表面能表面.

1.1.1 自組裝單分子表面

通過氟硅烷等化學物質對表面進行改性是較為簡單的降低表面冰粘附強度的策略.例如，在鋁合金表面接枝二甲基?正十八烷基硅氧烷等，經干燥固化即可得到自組裝單分子層(Self-assembled monolayer,SAM)，其表面如圖2（a）所示.使用氟硅烷改性可使冰粘附強度降低至86.2 ± 29 kPa[19?20].但簡單改性得到的表面致密性較差（如圖2（b）所示），經受機械摩擦及除冰循環后將容易失效[21].

1.1.2 CVD 聚合物表面

化學氣相沉積法(Chemical vapor deposition,CVD)可制備較厚的氟化物涂層，但得到的涂層表面常存在如圖2（c）所示的粗糙結構，機械互鎖作用使其除冰效果不如SAM 涂層，已報道的氟化物涂層表面最低粘附強度為134 kPa[22].后來又發展出引發式化學氣相沉積法(Initiated chemical vapor deposition，iCVD)[23].利用這種技術可以在聚二乙烯苯(Poly-divinylbenzene，pDVB)上附加一層全氟丙烯酸酯層(Poly-perfluorodecylacrylate，pPFDA)，制備過程如圖2（d）所示.該涂層冰粘附強度與CVD 法得到的表面相近，但粘附性和機械強度更優[24].

圖2 化學改性低表面能表面形貌及其制備流程示意圖.（a）自組裝單分子層示意圖[19]；（b）自組裝單層膜表面SEM 圖像[21]；（c）CVD 沉積聚四氟乙烯表面SEM 圖像[22]；（d）iCVD 法沉積氟化聚合物表面過程示意圖，其中TBPO 為過氧化丁基（tert-butyl peroxide）[24]Fig.2 Morphology and preparation flow diagram of the chemical-modified low surface energy surface:(a) schematic diagram of the self-assembled monolayer[19];(b) SEM image of the surface of the self-assembled monolayer[21];(c) SEM image of the surface of the deposited PTFE[22];(d) fluorinated polymer surface deposition process by iCVD,TBPO is tert-butyl peroxide[24]

1.2 潤滑表面

早期的潤滑表面主要指仿豬籠草內壁結構的超滑表面(Slippery liquid infused porous surfaces，SLIPs)[25]，其結構如圖3 所示，在超疏水表面填充潤滑液，形成“固/液復合膜層”[26].目前，除超滑表面外，也有研究者將潤滑液與聚合物基底融合制成緩釋涂層或自潤滑涂層.

圖3 超潤滑表面示意圖Fig.3 Schematic diagram of the SLIPs

1.2.1 超滑表面

簡單的在SHSs 中注入潤滑液得到的SLIPs 并不穩定[27].要制備穩定的SLIPs 需要遵守三個基本的原則：（1）潤滑液可以潤濕固相基底；（2）潤滑液與基底間具有穩定的附著力；（3）潤滑液不與外界液體互溶[25].

Vogel 等[28]采用閉孔結構防止潤滑液流失，提高SLIPs 的使用穩定性，所制備的SLIPs 表現出長達9 個月的穩定性，其冰粘附強度低至10 kPa（圖4（a））.Kim 等[29]通過電化學法在鋁基底沉積聚吡咯（Polypyrrole，PPy），再注入全氟聚醚作為潤滑劑，該設計賦予表面一定的抗水滴沖擊性能，冰粘附強度為15 kPa（圖4（b））.Zhang 等[30]在鎂合金基材上合成了由潤滑層、多孔頂層、SAM、層狀雙氫氧化物（Layered double hydroxide，LDH）和致密底層組成的多層SLIPs 防冰涂層，兼具耐腐蝕性和防冰性能（圖4（c））.Tao 等[31]通過聚甲基乙烯基硅氧烷（Polymethylvinylsiloxane，PMVS）、聚甲基氫硅氧烷(Polymethylhydrosiloxan，PMHS)和氟化的多面體低聚倍半硅氧烷（Fluorinated polyhedral oligomeric silsesquioxanes，F-POSS-SiH）的硅氫加成反應，開發了一種基于聚硅氧烷的高效耐用的光滑疏冰涂層.該涂層的冰粘附強度僅為3.8 kPa，并且在15 次除冰循環后性能保持不變（圖4（d））.上述工作通過不同的材料體系或設計結構延長SLIPs的使用壽命，但SLIPs 的液態潤滑油在高溫、水滴動態等環境中依然會流失耗散.

圖4 SLIPs 表面形貌及其示意圖.（a）閉孔結構SEM 圖像[28]；（b）未經處理的鋁區域和PPy 涂層區域的SEM 圖像[29]；（c）在鎂合金上制備的多層SLIPs 涂層的示意圖[30]；（d）聚硅氧烷和氟化POSS 自組裝涂層的示意圖[31]Fig.4 Topography and schematic diagram of SLIPs:(a) SEM image of the nanohole array[28];(b) SEM images of the untreated aluminum area and the PPy coated area[29];(c) schematic diagram of various barriers proposed in the prepared SLIPs coating on the magnesium alloy[30];(d) schematic diagram of the self-assembled coating of polysiloxane and fluorinated POSS[31]

針對液體SLIPs 耐久性較差問題，Wang 等[32]用液體石蠟使聚二甲基硅氧烷材料溶脹，得到具有良好耐久性的除冰表面.該表面存在的固態石蠟薄層在降低了冰的粘附強度的同時，也使表面具有一定的耐水滴沖擊性能，延長了涂層的使用壽命.在?30 ℃下，該有機凝膠表面上的冰粘附強度低至1.7±1.2 kPa.

1.2.2 自潤滑表面

SLIPs 在長期使用過程中，液態或固態潤滑劑由于分子擴散不斷損耗，限制了SLIPs 的使用壽命[33].如果表面能夠自行生成潤滑液，理論上可以極大延長潤滑表面的使用壽命.

受滑冰運動啟發，Chen 等[34]通過在涂層中加入親水性物質多巴胺(Dopamine，DA)和透明質酸(Hyaluronic acid，HA)使表面形成水膜，所得到的最低冰粘附強度為61 kPa.但是，當溫度低于?25 ℃時，水膜的相變會導致冰粘附強度急劇增加[35].對此，Wang 等[36]制備液層發生器(LLG)，如圖5（a）所示，解決了自潤滑表面的低溫應用問題.存貯在硅橡膠基體中(LLG1)或硅橡膠基體下方(LLG2)的乙醇被緩慢釋放到冰?固界面，形成含有乙醇的水層，該釋放過程可持續593 d.在?18 ℃和?60 ℃時，表面的冰粘附強度分別為1.0～4.6 kPa 和22.1～25.2 kPa.

圖5 自潤滑除冰表面的設計策略.（a）LLG 的制備示意圖[36]；（b）多功能防冰水凝膠表面具備的三種防除冰手段[37]；（c）離子擴散產生潤滑層的示意圖[38]Fig.5 Design strategy of the self-lubricating de-icing surface:(a) schematic diagram of the preparation of ice-repellent LLG[36];(b) three ways to prevent and eliminate ice on the surface of multifunctional anti-icing hydrogel[37];(c) schematic diagram of a lubricant layer produced by ion diffusion[38]

自潤滑涂層依靠親水性物質形成水膜潤滑，因而缺乏一定的防冰性能.He 等[37]通過在親水性聚合物網絡上接枝不同長度的聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS）鏈以調節界面水量，并引入全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid,PFO）抗衡離子抑制冰的形核(圖5（b）），使該水凝膠兼具防/除冰特性.在低溫下冰粘附強度低至20 kPa，同時在?28 ℃下仍可延遲結冰4800 s.Li 等[38]將鹽水（如海水）注入水凝膠基質中得到電解質水凝膠(EH)表面（圖5（c））.EH 表面兼具低溫下的防冰和除冰性能，同時該工藝進一步降低水凝膠自潤滑表面的制造成本，更具實際應用價值.但水凝膠表面涂層化的問題限制了水凝膠表面的實際應用，Yao 等[39]對水凝膠涂層化進行深入研究，證實有望得到低冰粘附水凝膠涂層，但水凝膠的耐候性、抗機械損傷等性能有待進一步提高.

1.3 界面滑動表面

界面滑動表面是指由低彈性模量、低表面能的聚合物構成的均勻表面.冰在界面滑動表面上的分離過程并不同時發生.如圖6 所示，界面滑動表面的冰在切向力作用下發生動態黏滑運動導致脫粘，在界面處形成氣腔，空氣腔傳播導致黏滑運動，降低冰粘附強度[40].此類表面的冰粘附強度τice可通過公式（1）進行預估：

圖6 界面滑動表面冰動態黏滑過程的示意圖Fig.6 Schematic diagrams of the dynamic stick-slip process of ice on the interface sliding surface

其中，Wadh是 冰與材料之間的粘附強度功，μ是材料的剪切模量，t是薄膜的厚度.由公式得知，通過使用低表面能、低剪切模量的材料可以得到冰粘附強度較低的表面.

2016 年，Golovin 等[41]通過調整聚合物的交聯密度調節其剪切模量，系統地設計出冰粘附強度小于20 kPa 的涂層.這種涂層具有良好的耐久性，經歷較為劇烈的機械摩擦、酸堿腐蝕、100 次結冰/除冰循環等處理后，并未改變表面彈性模量特性，仍具有較低的冰粘附強度.此外，部分研究者通過在PDMS 體系中加入三甲基封端PDMS(t-PDMS)[42]或改用聚輪烷這種滑環交聯劑[43]使涂層具有更低的冰粘附強度和更好的機械耐久性.

界面滑動表面由于其低模量特性，處于砂礫沖擊等嚴苛環境中仍會遭到機械破壞，因此也可在材料體系中引入配位絡合物或動態交聯劑等，賦予表面自修復功能以延長其服役壽命[44].Zhuo等[45]將互穿聚合物網絡引入PDMS 體系設計新的低冰粘附強度材料.該自修復表面冰粘附強度低至12 kPa（圖7（a））.為進一步提高表面的自修復性能，Zhuo 等[46]在PDMS 材料體系中引入脲基團（Polydimethylsiloxane-urea,PDU）作為涂料中的動態交聯劑，涂料中任何發生機械損傷的區域都可以自我修復（圖7（b））.

圖7 自修復除冰涂層的設計策略.（a）自修復IPN 彈性體的制備方案[45]；（b）加入PDU 引入高濃度氫鍵促進自修復的方案[46]Fig.7 Design strategy of the self-healing de-icing surface:(a) self-repairing IPN elastomer solution[45];(b) PDU is helpful to self-repair at the cutting interface[46]

界面滑動表面通常為低模量的黏彈性表面，但Golovin 等[47]發現在大面積除冰過程中，低界面韌性涂層(Low-interfacial toughness，LIT)比低剪切模量涂層(Low-shear modulus，LSM)具有更好的除冰效果.臨界尺寸可由如下公式（2）得到

其中，Lc為 臨界長度，Eice為冰的彈性模量，t為涂層厚度，為剪切強度，Γ為界面韌性.如圖8 所示，當積冰尺寸超過臨界尺寸時，界面斷裂模式由滑移斷裂過渡到裂紋擴展斷裂，這一斷裂過程與界面韌性Γ密切相關.通過聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)加塑化劑的組合得到的低界面韌性PVC 表面（Γ=0.27 J?m?2）在積冰尺寸（平行于基體的長、寬尺寸）達到1 m 時，冰粘附強度低至4 kPa，遠低于普通硅橡膠涂層冰粘附強度（30 kPa）.此外，低界面韌性涂層所用的PVC、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)等材料廉價易得，耐久性優異且可回收，是一種極具實際應用潛力的除冰材料.

圖8 超過臨界尺寸后，界面滑動表面與冰的界面斷裂由自發斷裂模式向裂紋擴展斷裂模式轉變的示意圖Fig.8 After the critical size is exceeded,the interface fracture between the sliding surface of the interface and the ice changes from a spontaneous fracture mode to a crack propagation fracture mode

1.4 裂紋源表面

裂紋源表面存在大量海島狀分布的亞結構，除冰過程中冰與亞結構所在位置的界面處產生微裂紋，微裂紋尖端在其附近產生彈性應力場，發生應力集中的現象，使得冰粘附強度急劇降低（圖9（a））[48].在表面下方引入孔洞是常見的制造裂紋源的策略（圖9（b））[49].

圖9 裂紋源表面除冰機理及該表面典型形式.（a）裂紋源表面機理示意圖；（b）亞微米級泡沫的橫截面SEM 圖像和相應的變形性能示意圖[49]Fig.9 De-icing mechanism and typical form of crack source surface:(a) schematic diagram of the surface mechanism of the crack source;(b) SEM image of the cross-section of the submicron foam and the schematic diagram of the deformation performance[49]

裂紋源表面的冰粘附強度可利用公式（3）來進行估算[13]：

其中，E*是表觀彈性模量，G是表面能，l是裂紋的長度，Λ是由裂紋的幾何構型確定的量綱一常數.由公式（3）可知，當其他參數確定時，冰粘附強度與裂紋的長度和幾何形狀相關.

He 等[13]利用硅模板在低模量的PDMS 表面下方制造出內部孔洞（圖10（a）），亞結構所在處表觀模量低于周圍基體.表面的冰受力時，在該處先發生與表面的分離，形成初始裂紋.該表面冰粘附強度可低至5.7 kPa.He 等[50]進一步研究了亞結構對冰粘附強度的影響（圖10（b））.經實驗發現，增加亞結構高度、長寬以及施力方向垂直亞結構長度較大的方向時，都將增大初始裂紋的尺寸；減小亞結構間距，增加初始裂紋的數量，兩種方式都可降低冰在表面的粘附強度.在表面模量相近的情況下，引入亞結構可以使該表面具有比界面滑動涂層更好的除冰效果.

Irajizad 等[51]將中空亞結構替換為低模量材料，并將這種除冰策略命名為應力局部化策略.如圖10（c）所示，較高模量的室溫硫化硅橡膠RTV-1 構成表面基體（相I），低彈性模量的PDMS 顆粒構成亞結構（相Ⅱ）.除冰過程如圖10（d）所示，低模量的相Ⅱ處形成裂紋源.由于相I 對相Ⅱ的保護，該表面經過1000 多次摩擦后表面冰粘附強度仍低至2.1 kPa.此外，這種涂層可以通過噴涂簡單施工，并且對于飛機等交通工具的空氣動力學性能不產生影響，是一種很有應用前景的涂層.

圖10 裂紋源表面設計的策略.（a）包含亞結構的PDMS 表面剪切加載前后的變形的示意圖[13]；（b）兩圖分別為樣式1 的硅模板及其得到的表面[50]；（c）局部應力集中除冰表面結構示意圖[51]；（d）第II 相位置形成裂紋示意圖[51]Fig.10 Strategy of the crack source surface design:(a) schematic diagram of the deformation before and after shear loading on the PDMS surface with substructure[13];(b) the two figures show the silicon template of style 1 and its surface[50];(c) schematic diagram of the de-icing surface with the local stress[51];(d) cracks are formed under the coordinates of phase II[51]

1.5 其他除冰表面

1.5.1 超疏水表面

超疏水表面是指穩態接觸角大于150°，滾動接觸角小于10°的表面[52].研究者們期望設計出更為精細的粗糙結構抑制冰核的穩定形成以延遲結冰，利用SHSs 的特性回彈過冷液滴防止表面結冰[52?54].但在高濕度和較高的氣壓環境下，其微納結構內部將可能發生結霜，最終導致超疏水表面失效[55].事實上，當液體處于Cassie 狀態時結冰將在固體表面和冰之間引入空隙而降低剪切強度[48].通過控制成核等因素使得水滴保持Cassie 態在表面結冰，是SHSs 實現防/除冰一體化的一種思路.

1.5.2 魚鱗仿生表面

受魚表面鱗片層疊結構的啟發，Xiao 等[56]提出順序斷裂機理.魚鱗狀的表面改變冰從基材上的分離模式，從傳統表面的同時斷裂過程變為連續斷裂過程，從而獲得更低的冰粘附強度.通過分子動力學模擬發現，在連續斷裂模式下，無需同時破壞原子相互作用.與同時破壞相比，連續斷裂時發生的位移更長，能量深度得以延長，因此得到更低的粘附強度.

2 測試標準分析

由于缺乏統一的測量標準，已報道文獻中的冰粘附強度測試方法和測試參數均不同，導致測試結果存在較大差異.如圖11 所示，同類型表面冰粘附性能的數據范圍大，只能從中得到不同表面性能的趨向而非性能的直接比較.下文將分析測試過程中的主要變量參數以及產生的影響.

圖11 不同表面冰粘附強度較大范圍差異的直觀比較[6?7,14,19?21,23,25,29?31,33?36,41,43,47,52?54,57]Fig.11 Intuitive comparison of the ice adhesion strength on different surfaces[6?7,14,19?21,23,25,29?31,33?36,41,43,47,52?54,57]

2.1 測試參數與方式

2.1.1 測試參數

溫度參數對冰粘附強度測試結果存在顯著影響，且與表面類型相關.對于在低溫下可保持彈性的表面，冰粘附強度與溫度呈正相關.對于堅硬表面，由于其與冰的熱膨脹系數不同，導致降溫時界面處存在形變失配.溫度降低，冰粘附強度反而可能下降.制冰過程對冰粘附強度也存在顯著影響.制備過程中延長凍結時間會使測得的冰粘附強度升高，冷凍過程中降溫速率過快可能導致冰-固界面處產生熱應力，導致測試結果偏小[58].此外，樣品轉移的過程中或測試過程中發生的溫度變化也會引起冰與表面熱失配而影響測試結果[59].

冰粘附強度測試過程中，探針速率是否會對其造成影響與表面是否具有黏彈性相關.例如，PDMS 具有黏彈性，除冰測試中探針速率的影響較為顯著.當探針速率低于臨界斷裂速率時，冰將在表面發生滑動而非斷裂，此時，速率越大測得的冰粘附強度越大.相反，探針速率對堅硬的聚甲基苯烯酸甲酯（Polymethyl methacrylate，PMMA）表面除冰測試則幾乎沒有影響[60].部分研究者對不同剪切模量和厚度的彈性體表面進行實驗，確定了臨界剪切速率為0.1 mm?s?1[61].

探針距離表面的高度對冰與表面的斷裂方式有顯著影響，探針位置H的升高將產生彎矩使斷裂方式從剪切斷裂轉變為剪切?拉伸斷裂的混合，測得的冰粘附強度降低[62].如圖12 所示.

圖12 探針高度對脫粘附方式的影響（（Ⅰ）純剪切，（Ⅱ）彎矩增加，（Ⅲ）剪切和拉伸疊加）Fig.12 Influence of probe height on the mode of deadhesion((Ⅰ) pure shear,(Ⅱ) bending moment increase,and (Ⅲ) shear and stretch superimposition)

2.1.2 測試方法

現有相關文獻中出現過的測試方法分為以下幾類：剪切測試、拉伸測試和離心測試，表1 中展示了近年相關工作中提到的測試方法及其測試參數.離心測試方法通常使用于較小樣品，拉伸測試由于測試過程中容易發生內聚破壞，誤差較大，因此較少使用[63].已有工作中冰粘附強度測試方法主要為水平剪切測試，其測試裝置易搭建，參數設置較為簡單.

表1 不同表面冰粘附強度大小以及相應的測試方法和測試參數Table 1 Different surface ice adhesion strengths and corresponding test methods and test parameters

事實上，由于結冰過程的復雜性以及測試過程中存在不易消除的誤差，任何基材的真實冰粘附強度都沒有確切的數據.使用水平推拉剪切測試方法，不同研究組測得的鋁表面冰剪切強度的平均偏差達到23.9%[64].只有在同一套測試標準下，不同機構的實驗結果才可能具有可比性.R?nneberg 等[14]提出一種冰粘附強度測試的標準，如圖13 所示.本文建議在此測試標準的基礎上，將80%濕度變為氮氣氣氛以防止結霜.

圖13 建議的測試標準示意圖[14]Fig.13 Schematic diagram of the proposed reference test[14]

2.2 低冰粘附強度表面測試面臨的問題

冰粘附強度測試中，界面處非人為的局部應力集中的問題常常會被忽略，其引發因素包括樣品表面粗糙度的非均勻性、冰的微觀結構、冰?固界面處的熱應力的釋放等.由此產生的誤差未被消除，導致冰粘附強度測量結果可重復性差[65].

此外，目前的研究主要集中于模制冰的粘附強度，而對于其他類型的結冰研究較少.如何在測試過程中模擬不同結冰環境下的結冰情況，探討不同類型冰在低冰粘附強度表面的粘附強度并制定出一套標準也是亟待解決的問題.

3 總結與展望

低冰粘附強度表面作為一種被動式除冰手段，其基本思路是使表面的冰容易滑移或發生界面斷裂被去除，依據除冰策略的不同可以分為四類表面.（1）低表面能表面只是對裸露的基底進行化學改性，并達不到低冰粘附強度要求.但化學改性的方法在實際應用中可以與其他表面相結合，幾乎所有低冰粘附表面均為低表面能表面；（2）潤滑表面上的冰粘附強度極低，并且兼具防冰效果，但通常SLIPs 使用壽命較短，而自潤滑表面通常為有機凝膠或水凝膠，機械性能差并且難以作為涂層使用.潤滑表面如何大規模進行制備也是研究的重點.此外，研究者對于潤滑表面耐久性的表征仍有缺失，如耐沖刷、耐沙礫沖擊等特性；（3）界面滑動表面具有較低的冰粘附強度和更好的機械耐久性，但低模量的機理導致其機械性能仍不能滿足實際需求，對此可以探究表面耐久性的增強和自修復性能.此外，界面滑動表面通常構成較為簡單，可以探究涂層制備的低成本化、工藝簡化以及可回收性，以期拓展表面在臨時除冰場景下的應用；（4）裂紋源表面具有超低冰粘附強度并且對氣動性能影響小，是極具應用潛力的低冰粘附強度表面，但對其除冰的機理和實際過程以及對其性能的影響因素的探究并不深入.

低冰粘附強度表面在大面積除冰領域具有較強的應用前景，但至今仍缺少統一的評判標準，阻礙了其從實驗室走向實際應用.亟需建立低冰粘附強度表面的除冰能力、環境耐久性等方面的統一測試標準.